WO2007110147A1 - Method of welding a wear layer onto a parent material using a plurality of flux-cored wire electrodes, metal powder and welding powder - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for welding a wear layer to a base material, in particular a sub-contracting welding method according to the preamble of
- Submerged arc welding is a well-known process technology that is used almost exclusively for fully mechanized welding operations. She has the priority application at
- submerged arc welding is sub-powder surfacing (U P-surfacing).
- U P-surfacing sub-powder surfacing
- layers are welded onto a base material over a large area, for example to repair a roll.
- the process-related performance values, but not the high penetration rate, are particularly in demand for U P surfacing.
- the resulting burn-in profile leads to strong dendritic
- strip electrodes are used as welding filler, after which the degree of mixing is reduced to about 25%.
- DE 22 38 321 and US 2,810,063 proposes the use of a band electrode and the addition of metal powder in the weld pool.
- the band electrode tends to produce less burn-in. This property is based, among other things, in the oscillating arc or passing metal drops, which move back and forth at the strip edges. Furthermore, because of the tendency to have a larger cross section, the band electrode generates a lower current density and thus a lower penetration.
- the addition of metal powder has inter alia an energy-absorbing, that is cooling effect, so that the penetration can also be reduced in this way.
- here is the number of layers still with two or d rei
- the alloy composition of a directly welded onto the base material layer through the molten base material is so adversely affected that multiple layers must be welded together to produce an outer wear layer that meets the requirements of alloy and hardness. For example, to create a wear layer of 2mm thickness at least two layers must be welded.
- the object of the present invention is now to propose a build-up welding method, which allows the welding of a wear layer in a single operation, without the need of welding several layers together. It is desirable that the only one produced according to the invention
- Wear layer having the same or better properties, especially in terms of hardness, corrosion and / or wear as a conventionally produced outer wear layer in Mehrlagenauf welding technology.
- the wire electrodes are filler electrodes having a core and a jacket electrode, the filler wire electrode having a higher alloy than the weld analysis of the wear layer to be welded, the jacket electrode of the filler electrode consisting of an alloy suitable for adhering the metal powder
- Wire electrodes in particular flux-cored electrodes, produce a deeper penetration compared to tape electrodes and a greater mixing with the base material, which is actually to be avoided according to the recommendations of the prior art.
- blends of 40-50% which are far beyond the recommendations of the prior art for U P build-up welding, are advantageous for the method proposed here.
- the weld pool acts like a crucible and the melted base material is virtually converted into a single sufficiently alloyed useful layer.
- Flux cored electrodes the composition of a so welded in the deposition technique of the invention layer can be adjusted so that it corresponds to the composition of a third, by the conventional method with low mixing, welded layer.
- the use of flux-cored electrodes results in yet another possibility that is not given, for example, when using solid-state electrodes. If a high-alloyed solid wire is selected, this is usually not magnetizable. However, the high alloy content is needed for the preparation of the molten bath.
- filler metal electrode makes it possible to use a readily magnetizable jacket electrode, on which the metal powder is good attach and accordingly a large amount of metal powder can be transported in the Schvv disclosebad.
- a thin-walled sheath electrode can be selected, resulting in a comparatively small cross-section and thus a comparatively high current density at g leichzeitig large
- Mantle surface ie adhesion surface for the metal powder results.
- the core transmits, except leakage currents, usually little welding current, so that the setting can preferably be done via the design of the sheath electrode. It is remarkable that such possibilities do not arise with a solid wire electrode, since the
- Cross-sectional area and the lateral surface are in direct dependence on each other. It is further noteworthy that the method proposed here saves both material, energy and processing time since only a single layer has to be welded on. It was also found that the layer thickness and thus the order performance could be almost doubled using the method according to the invention.
- the proposed method has been found that can achieve particularly good results when the Brown crystal electrode has about twice as high chromium content as the single wear layer to be produced.
- a typical wear layer that is welded to a continuous casting roll contains about 12-14% chromium, such that a proportion of about 24-28% chromium in the flux cored wire translates the molten base material and the supplied metal powder into a 12-14% wear layer % Chromium leads.
- the filler wire electrode has an approximately twice as high nickel content as the single wear layer to be produced.
- a typical wear layer which is welded onto a continuous casting roll, contains for example about 3-4% nickel, so that a proportion of about 6-8% nickel in the flux-cored wire leads to a transformation of the melted base material and the supplied metal powder into a wear layer with 3-7% nickel. 4% nickel leads.
- the flux-cored wire electrode has an approximately twice as high molybdenum content as the single wear layer to be produced.
- a typical wear layer which is welded onto a continuous casting roll, contains for example about 0.5-1% molybdenum, so that a proportion of about 1-2% molybdenum in the flux-cored wire leads to a transformation of the melted base material and the supplied metal powder into a wear layer 0.5-1% molybdenum leads.
- the Standdrahtelektrode has a circular cross-sectional area, wherein the diameter of the
- Cored wire electrode is about 2 to 3.2mm. This comparatively thin cored wire electrodes have proven to be particularly advantageous for producing a deep penetration.
- each Standtelektrode is acted upon with about 300 to 475 A welding current.
- the volume of the sheath electrode makes up about 70% of the total volume of the filling electrode.
- the cored wire electrodes are supplied substantially parallel, but at a selected distance from each other.
- Cored wire electrodes create the prerequisite for magnetic influence.
- the possibility is also created that metal powder can be transported through the intermediate space between the two filling band electrodes into the weld pool. Accordingly, the supplied amount of metal-containing powder can be increased over the use of a band electrode.
- the filling electrode electrodes oscillate transversely to the welding direction.
- the filler wire electrode in sum of the sheath electrode and core about a proportion of ⁇ 0.08% carbon; 0.2-0.3% silicon; 0.6-0.8% manganese; 24-28% chromium; 6-8% nickel and 1 -2% molybdenum and 0, 1 to 0.3% vanadium.
- the advantage of the composition is that, due to the expected mixing with the base material, the usual material composition of the wear layer for continuous casting rolls is 12-14% chromium, 3-4% nickel and 0.5-1% molybdenum.
- This example shows a possible selection of the alloying elements of the cored wire electrode in FIG.
- the sheath electrode of the Meddrahtelektrode about a proportion of ⁇ 0.05% C; ⁇ 0, 10% Si; ⁇ 0.40% Mn; ⁇ 0.015% P; ⁇ 0.01 5% S has.
- a cladding electrode with the aforementioned alloy composition has primarily good magnetizability. This property is particularly advantageous because sufficient metal powder can adhere to the Gud rahtelektrode, which is to be transported into the weld pool.
- the composition of the Metal powder corresponds to the weld analysis of the wear layer to be welded.
- an extremely homogeneous wear layer can be produced with regard to the alloy composition. This effect is based, in particular, on the fact that, for example, deviations in the quantity of the metal powder supplied, for example due to a malfunction of the feed device, will in principle result in no deviation in the alloy composition of the wear layer to be produced. At most, the thickness of the wear layer will change as less metal powder has been supplied is.
- the metal powder has ferritic components, so that the metal powder can be coupled in an advantageous manner in the magnetized jacket electrodes which are under current.
- the metal powder is supplied de-energized, so that it is melted by the process heat of the weld pool and can extract excess heat from the weld pool. Accordingly, by metering the metal powder, the sweat bath temperature and thus the formation of the weld pool can be appropriately influenced.
- Method may be provided that a metal powder is used in gas or water-atomized form. This results inter alia in the advantage that gas atomized powders are easier to promote, since they are fine-grained and round. In contrast, metal powder in a water-dark form is more favorable. Alternatively, it can also be provided that a metal powder in agglomerated form is used. Agglomerated Metaiipuiver has the advantage that it can be produced in any alloy composition.
- the metal powder has a content of ⁇ 0.08% carbon; 0, 1 5-0.3% silicon; 0.4-0.8% manganese; 12-14% chromium; 3-4% nickel; 0.5-1% molybdenum and 0, 1 to 0.3% vanadium.
- this can then correspond to a composition of the wearing layer to be welded on.
- the ratio between "higher” and “lower” alloy between the Gud rare and the metal-containing powder shows here the ratio between "higher” and “lower” alloy between the Brown rare and the metal-containing powder. It can be seen that, in particular, an approximately twice as high proportion of chromium, nickel and molybdenum in the flux-cored wire electrode leads to the desired alloy composition of the wearing layer.
- an alloy-neutral welding powder is used.
- Welding powder has no significant influence on the alloy composition of the wear layer to be welded. In principle, therefore, a possible interference factor is eliminated by an alloy-neutral welding powder.
- the welding powder is a mineral welding powder, so that the welding powder can advantageously support metallurgical tasks, such as, for example, the shaping of the weld seam.
- the Sch undpu lver prevents the drainage of the liquid welding pool.
- a welding powder is used whose slag, taking into account the use of rotationally symmetrical components, has a high viscosity and good slag solubility at elevated working temperature. This measure further increases the process reliability of the proposed UP hardfacing method.
- the welding powder about a proportion of 10% SiO 2 + TiO 2 ; 35% Al 2 O 3 +
- the proposed welding powder allows a good slag removal even at a working temperature up to 350 ° C. Furthermore, the proposed welding powder supports the requirements of the viscosity of the slag, so that it forms the seam and does not run off, resulting in a heavy
- the proposed method for processing of symmetrical rotary bodies such as rollers from cold rolling mills.
- the base material is a roller, wherein the filler wire electrodes, the metal powder and the welding powder are fed through a welding head, wherein the roller is rotated below the welding head, wherein the welding head in the longitudinal direction of
- the wear layer of about 25% welding wire, 25% metal powder and 50% of the melted
- FIG. 1 shows a welding head for a method according to the invention for welding a wear layer onto a base material
- Fig. 2 is a schematic representation of a welding system with a welding head to the embodiment of the invention
- FIG. 3 is a schematic representation of the layer thicknesses using the example of a roll
- FIG. 5 shows a section through a trial roll (segment) produced by the method according to the invention
- FIG. 6 shows a section through a test roller (segment) produced by the method according to the invention with marked hardness measuring points;
- FIG. 7 shows a section through a test roller (segment) produced by the method according to the invention with marked hardness measuring points;
- FIG. 8 is an enlarged view of the sample according to FIG. 5 and 6 with marked material analysis measuring points;
- Fig. 9 is a schematic cross-sectional view of a
- FIG. 1 reference is made.
- a welding head 1 for carrying out the method according to the invention essentially comprises a first feed device 2 for a first Gud frame electrode 5 and a second Gredrahtelektrode 5a, a second feeder 3 for welding powder 6 and a third feeder 4 for metal powder 7.
- the welding head has a power connection S for the required electric welding current.
- Both the first flux-cored electrode 5 and the second flux-cored electrode 5a are supplied with welding current.
- the first feeder 2 for the filler wire electrodes 5 and 5a is preferably a multi-wire type suitable for supplying at least two flux-cored electrodes 5 and 5a substantially in parallel with the cored wire electrodes 5 and 5a being preferably oriented transversely to the welding direction. Also conceivable is the supply of further flux cored electrodes via the same or via one or more additional welding heads. It is also conceivable, of course, to supply the first filling electrode 5 via a first welding head and the second filling wire electrode 5a via another welding head.
- the welding head 1 is further equipped with a shuttle, which the welding head 1 in a pendulum motion relative to the Base material can put.
- pendulum comes, for example, in a base material in the form of a roller 8, a direction parallel to the longitudinal axis of the roller 8 in question.
- Welding is usually done with oscillating welding head up to a seam width of about 55 mm.
- the so-called dendrite strain can be avoided.
- the crack resistance of the welded layer as a whole is increased by this measure.
- Two-sided feed and the pendulum device, weld seams of about 50mm width and a thickness of about 5 to 6mm can be produced.
- the thickness refers here to the thickness above the original G round material surface.
- the cored wire electrode consists of a tubular sheath electrode 11 and a core 10 of mineral and / or metallic components.
- the cored wire electrodes 5, 5a are in seamless or form-closed
- the Greptroden 5, 5a have a total diameter of 2.0 to 3.2 mm 0 on.
- the circular cross-sectional shape of the cored wire electrodes contributes to the desired deep penetration and high dilution.
- the power connection S is supplied with a welding current of about 600 - 950 A, which allows ablation rates of 18 - 30 kg / h.
- the current range refers to both cored wire electrodes 5 and 5a in total, so that - assuming that each cored wire electrode is halfway with the supplied current is supplied - each Geardrahtelektrode with about 300 to 475 A welding current is applied.
- flux-cored electrodes 5, 5 a instead of solid-wire electrodes is not only based on alloy technology
- the welding current density is substantially dependent on the cross-sectional area of the sheath electrode 1 1, since the core 10 transmits primarily leakage currents.
- the relatively high welding current density contributes to the inventively desired deep penetration and the large dilution.
- a larger wire circumference leads to increased power at the same current density
- Powder quantity could be increased.
- a preferred composition of the flux-cored wire electrode 5 or 5a essentially contains the alloying elements [in%] listed below in tabular form (Table 2):
- the composition of the Standd rahtelektrode 5, 5a is to be understood as the sum of the alloying elements, which is supplied from the molten core 10 and the molten shell electrode 1 1 to the weld pool. It is too Consider that the core 10 may well have different alloying shares than the sheath electrode 1 1.
- tubular sheath electrode 1 For the tubular sheath electrode 1 1, a different from the core 10 alloy composition is selected, which has mainly a good magnetizability. This property is particularly important so that sufficient metal powder 7 can adhere to the Gredrahtelektrode 5, 5a, which is to be transported into the weld pool.
- a preferred composition of the jacket electrode 1 1 of the filler electrode 5 or 5 a has at least the following tabular (Table 3) set up alloying elements [in%]:
- the filling electrode 5, 5a can be adapted to different requirements.
- different alloys for different applications possible.
- the customer can determine the alloy, or the task of the workpiece largely dictates the alloy.
- the cored wire electrode 5, 5a has a higher alloy than the wear layer 9 to be produced and, as a rule, also as the base material 8, so that the base material 8 in the oversized weld pool passes through the
- the electroless, magnetically supplied metal powder 7 should correspond to the wear layer 9 to be welded on from a qualitative point of view of the alloy. Conceivable, of course, are also predetermined, deviating from the weld analysis of the single-layer welded wear layer 9 compositions of the metal powder 7 for setting desired metallurgical
- the third feed device 4 for the metal powder 7 is provided with a metering device. and / or mixing device is equipped, so that it can be ensured that the supplied Metaiipulver 7 in a predeterminable composition, preferably exactly the Sch donegut analyses a réellesch doenden wear layer 9 corresponds.
- An influence on the alloy composition by the welder is thereby prevented and the homogeneity of the welded layer is increased sustainably, which leads to a uniform expansion behavior over the entire layer thickness.
- the metal powder as Vorschmelzleg réelle according to the weld metal is present in gas or water-evaporated form. It should have no spruce grain to be fed easily via a metering and / or mixing device can.
- Another possibility is to agglomerate the metal powder, which has the advantage of producing the alloy in any desired manner.
- suitable dosing equipment which is explained by the grain shape and the relatively low bulk density.
- an alloy composition of the metal powder is proposed as follows [in%]:
- the alloy composition may of course differ depending on the wear layer to be welded on. At the welding powder are the requirements to raise that it is alloy neutral! is present. In addition, their schiacke, taking into account the use of rotationally symmetrical components have a high viscosity and good slag solubility even at elevated working temperature. In addition, will be a good one
- FIG. 2 shows a surfacing system for plating a roll 8.
- An inventive welding head 1 can be seen, which is arranged above the roller 8. Also, the corresponding components, such as control devices, reservoirs for Gud frame electrode 5 and 5a, metal powder 7 and welding powder 6, and the feed device for the welding head 1 according to the invention can be seen.
- the method for welding a wear layer 9 onto a base material is illustrated by the example of a roller 8 as a base material as follows.
- the results given in each case are from a first series of experiments. It should be noted that the results of the first series of experiments are still incomplete Expectations of réellesch doenden wear layer corresponded, in particular, the Chrorn-Anteii in the wear layer 9 was not high enough. Nonetheless, the results are to be cited and explained for illustrative purposes.
- the roller 8 is set in rotation at a predetermined rotational speed.
- a local weld pool forms on the base material surface, comprising essentially a mixing zone and a welding bead, in which both the filler electrodes 5 and 5a, metal powder 7 and a local area of the base material 8, ie the roll surface, are melted and after Cooling forming a wear layer 9 and a small amount of slag.
- the welding powder 6 contributes advantageously to the formation of the weld pool and to dissipate heat.
- the roller is thread-shaped coated with the wear layer 9, which form a full-wearing layer due to the g leichzeitigen supply of two cored wires, ie a first Ruddrahtelektrode 5 and a second Grephtelektrode 5 a, metal-containing powder 7 and welding powder 6 so that no further layer has to be welded on.
- the otherwise rather disadvantageous cover profile of the UP-wire welding is advantageously exploited, such that a degree of mixing of about 40-50% results, so that in this method about 40-50% of the predominantly unalloyed Workpiece can be converted into high quality weld metal.
- a wear layer 9 may be formed, which consists of about 25% welding wire, 25% metaihaitigem powder and 50% of the molten surface of the workpiece.
- This welding technology achieves usable weld metal thicknesses of 6 to 12 mm by single-layer welding.
- the crystal orientation is almost perpendicular to the component surface, d. H. the critical training of the dendritic midrib does not occur.
- Such a design of the seam profile offers increased crack resistance, especially in the case of the complex stress of continuous casting rolls, ie essentially from operating temperature,
- a method is proposed, which allows individual weld metal alloys for different applications, in particular for the hard coating.
- a wear-resistant wear layer 9 can be produced in only one welding pass. There are no further layers, as provided in the prior art, to be welded. Nevertheless, a homogeneous structure results in the one wear layer
- a total remelted area 20 of approximately 10 mm results.
- the remelted area is composed of a transition region 21 between the base material 8 and the use layer 9 and the wear layer 9 as such.
- the wear layer 9 with a thickness of about 5 mm is shown here already minus a machining allowance 22 of about 2-3 mm.
- the machining allowance 22 is removed in a machining process, so that a effective wear layer 9 in the example chosen here is about 5mm thick.
- Base material 8 are considered. Overall, about 3 mm of the wear layer 9 are arranged below the surface 23 of the base material. Above the surface 23 of the base material, a coated layer 24 of about 5mm is indicated, wherein the applied layer 24 of a portion of the wear layer 9 and a
- Fig. Figures 4 and 5 illustrate a segment of a roll processed in accordance with the method proposed by the invention, the roll segment being suitably cut out of the roll.
- Figs. 6 and 7 Also shown in Figs. 6 and 7 is a segment of a trial roll which has been sawn and ground. To make the hardness profile visible, hardness tests were carried out at those locations marked with numbers, the results of which are shown in Table 6 below. It can be seen that over the entire cross section of the wear layer there is a desired even hardness distribution.
- Length of 1000mm and a wear layer is pre-twisted in the conventional U P-band welding process to about 290mm diameter and then welded three layers.
- the roll diameter after welding is 306mm, which corresponds to an applied amount of 58.8kg weld metal.
- the same roll is pre-stretched to 296 mm. After welding one wear layer, the roll diameter is 306mm. However, this corresponds to an applied amount of 37, 12kg
- Welding time with the help of the proposed method according to the invention about 1 1 1 minutes.
- the time saved is about 160 minutes, which corresponds to a percentage increase in performance of about 59%.
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Abstract
Description
VERFAHREN ZUR AUFSCHWEISSUNG EINER NÜTZSCHICHT AUF EINEN GRUNDWERKSTOFF UNTER VERWENDUNG MEHRERER FÜLLDRAHTΞLEKTRODEN, METALLPULVER UND SCHWEISSPULVERMETHOD FOR REINFORCING A UTILIZING LAYER ON A BASE MATERIAL USING MULTIPLE FILLER ELECTRODES, METAL POWDERS AND WELDING POWDERS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufschweißung einer Nutzschicht auf einen Grundwerkstoff, insbesondere ein Unterpu lverauftragsschweißverfahren gemäß dem Oberbegriff desThe present invention relates to a method for welding a wear layer to a base material, in particular a sub-contracting welding method according to the preamble of
Anspruchs 1 .Claim 1.
Das Unterpulverschweißen ist eine bekannte Verfahrenstechnik, d ie fast ausschließlich für den vollmechanisierten Schweißbetrieb genutzt wird . Sie hat die vorrangige Anwendung beiSubmerged arc welding is a well-known process technology that is used almost exclusively for fully mechanized welding operations. She has the priority application at
Verbindungsschweißungen, weil hierbei durch den tiefen Einbrand als Folge der verfahrenstechnischen Eigenschaften - man spricht von 2/3 (Grundwerkstoff) und 1 /3 (Nahtüberhöhung)-Effekt - eine gute wirtschaftliche Nutzung vorliegt. Überlagert wird d ies durch die Möglichkeit der Anwend ung hoher Energied ichten, aber auch denJoint welds, because this is due to the deep penetration as a result of procedural properties - one speaks of 2/3 (base material) and 1/3 (seam exaggeration) effect - a good economic use. This is superimposed by the possibility of using high energy densities, but also the possibility of high energy densities
Einsatz spezieller Schwei ßpulver für hohe Schweißgeschwindigkeiten bis etwa 2 ,5 m/min.Use of special welding powders for high welding speeds up to 2, 5 m / min.
Eine Variante des Unterpulverschweißens stellt das Unterpulver- Auftragschweißen (U P- Auftragschweißen) dar. Mit diesem Verfahren werden großflächig Schichten auf einen Grundwerkstoff, beispielsweise zur Reparatur einer Rolle, aufgeschweißt. Für das U P- Auftragsschweißen sind zwar die verfahrensbedingten Leistungswerte, nicht aber der hohe Einbrand sonderlich begehrt. Das hierbei entstehende Einbrandprofil führt zu starker dendritischerOne variant of submerged arc welding is sub-powder surfacing (U P-surfacing). Using this process, layers are welded onto a base material over a large area, for example to repair a roll. Although the process-related performance values, but not the high penetration rate, are particularly in demand for U P surfacing. The resulting burn-in profile leads to strong dendritic
Struktur, die wiederum bei den hier vorliegenden Legierungen und den damit verbundenen Härten eine Tendenz zur Rissbild ung aufweist. Überdies bedeutet dies, dass aufgrund der hohen Aufmischung durch den Grundwerkstoff erst ab der 3. Schweißlage mit den gewünschten Eigenschaften des Schweißgutes gerechnet werden darf. Auch muss als Folge des erhöhten Wärmeeintrages mit zunehmenden Eigenspannungen des Bauteiles und damit mit Verwerfungen gerechnet werden. Zusammenfassend bleibt die Feststellung, dass dem UP-Schweißverfahren zum Auftragschweißen aufgrund der sehr spezifischen Eigenschaften nicht unbedingt die Priorität zu erteilen ist.Structure, which in turn has a tendency to crack formation in the present alloys and the associated hardnesses. Moreover, this means that, due to the high degree of mixing by the base material, the desired properties of the weld metal can only be expected from the third welding position. Also, as a result of the increased heat input with increasing residual stresses of the component and thus with Distortions can be expected. In summary, it remains to be said that the UP welding process for build-up welding is not necessarily given priority due to its very specific properties.
Um das Einbrandprofil für das UP-Auftragschweißen vorteilhafter zu gestalten, werden als Schweißzusatz Bandelektroden eingesetzt, wonach sich der Aufmischungsgrad auf etwa 25 % reduziert. Hierzu schlägt die DE 22 38 321 und US 2,810,063 beispielsweise die Verwendung einer Bandelektrode und die Zugabe von Metallpulver in das Schweißbad vor. Die Bandelektrode erzeugt tendenziell einen geringeren Einbrand . Begründet ist diese Eigenschaft unter anderem in dem oszillierenden Lichtbogen bzw. übergehenden Metalltropfen , die an den Bandkanten hin und her wandern . Ferner erzeugt d ie Bandelektrode wegen des tendenziell größeren Querschnitts eine geringere Stromdichte und damit einen geringeren Einbrand . Die Zugabe von Metallpulver hat unter anderem einen energieabsorbierenden, sprich kühlenden Effekt, so dass der Einbrand auf diese Weise ebenfalls verringert werden kann. Allerdings ist hierbei die Lagenzahl noch immer mit zwei bzw. d reiIn order to make the penetration profile for the submerged arc welding more advantageous, strip electrodes are used as welding filler, after which the degree of mixing is reduced to about 25%. For this purpose, DE 22 38 321 and US 2,810,063, for example, proposes the use of a band electrode and the addition of metal powder in the weld pool. The band electrode tends to produce less burn-in. This property is based, among other things, in the oscillating arc or passing metal drops, which move back and forth at the strip edges. Furthermore, because of the tendency to have a larger cross section, the band electrode generates a lower current density and thus a lower penetration. The addition of metal powder has inter alia an energy-absorbing, that is cooling effect, so that the penetration can also be reduced in this way. However, here is the number of layers still with two or d rei
Schweißraupen übereinander auszuführen bis eine verwertbare äußere Schicht, sprich eine Nutzschicht entsteht.Execute weld beads on each other until a usable outer layer, that is, a wear layer is formed.
Der Einsatz einer Bandelektrode ist jedoch dahingehend eingeschränkt, dass die Verfügbarkeit der jeweiligen Bandlegierungen nicht gegeben ist. Man kompensiert dies über ein auflegierendes Schweißpulver, was allerd ings in aller Regel nur für Gesamtlegierungsgehalte des Schweißgutes bis etwa 15 % möglich ist. Dieser Nachteil wird durch Sinterbänder eliminiert, so dass hierfür legierungsneutrale Schweißpulver Verwendung finden können.However, the use of a band electrode is limited to the extent that the availability of the respective band alloys is not given. This is compensated by an alloying welding powder, which, however, is generally only possible for total alloy contents of the weld metal up to about 15%. This disadvantage is eliminated by sintering belts, so that this alloy-neutral welding powder can be used.
Sinterbänder lassen sich jedoch nicht in allen Legierungen herstellen und sind vergleichsweise recht teuer. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die bekannten UP- Auftragsschweißverfahren, wie sie beispielsweise zur Aufarbeitung von Rollen, Walzen oder ähnlichen länglichen Werkstücken eingesetzt werden, darauf abzielen, einen tiefen Einbrand zu vermeiden, um eineHowever, sintered bands can not be produced in all alloys and are relatively expensive. In summary, it can be stated that the known UP surfacing methods, such as those used for processing rollers, rollers or similar elongate workpieces, are aimed at avoiding deep penetration
Aufmischung der Auftragsschicht mit dem Grundwerkstoff möglichst gering zu halten. Dennoch wird die Legierungszusammensetzung einer unmittelbar auf den Grundwerkstoff aufgeschweißten Schicht durch den aufgeschmolzenen Grundwerkstoff derart nachteilig beeinflusst, dass mehrere Schichten übereinander aufgeschweißt werden müssen um eine äußere Nutzschicht zu erzeugen, die den Anforderungen an Legierung und Härte entspricht. Um beispielsweise eine Nutzschicht von 2mm Dicke zu erzeugen müssen mindestens zwei Lagen aufgeschweißt werden.To minimize the mixing of the coating layer with the base material. Nevertheless, the alloy composition of a directly welded onto the base material layer through the molten base material is so adversely affected that multiple layers must be welded together to produce an outer wear layer that meets the requirements of alloy and hardness. For example, to create a wear layer of 2mm thickness at least two layers must be welded.
Der Nachteil bekannter Verfahren liegt daher in der Anzahl der aufzuschweißenden Schichten zur Erzeugung einer brauchbaren Nutzschicht und dem sich daraus ergebenden Material-, Energie- und Zeitaufwand.The disadvantage of known methods is therefore the number of layers to be welded on to produce a useful wear layer and the resulting material, energy and time expenditure.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr darin , ein Auftragsschweißverfahren vorzuschlagen , welches die Aufschweißung einer Nutzschicht in einem einzigen Arbeitsgang ermöglicht, ohne dass es der Aufschweißung mehrerer Schichten aufeinander bedarf. Es wird angestrebt, dass d ie erfindungsgemäß erzeugte einzigeThe object of the present invention is now to propose a build-up welding method, which allows the welding of a wear layer in a single operation, without the need of welding several layers together. It is desirable that the only one produced according to the invention
Nutzschicht die gleichen oder bessere Eigenschaften , insbesondere hinsichtlich Härte, Korrosion und/oder Verschleiß wie eine herkömmlich erzeugte äußere Nutzschicht in Mehrlagenauf Schweißtechnik aufweist.Wear layer having the same or better properties, especially in terms of hardness, corrosion and / or wear as a conventionally produced outer wear layer in Mehrlagenauf welding technology.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass es sich bei den Drahtelektroden um Fülld rahtelektroden, aufweisend einen Kern und eine Mantelelektrode handelt, wobei die Fülldrahtelektrode eine höhere Legierung als die Schweißgutanalyse der aufzuschweißenden Nutzschicht aufweist, wobei die Mantelelektrode der Fülld rahtelektrode aus einer Legierung besteht, die zur Anhaftung des Metallpulvers geeigneteAccording to the invention this object is achieved by a method having the characterizing features of claim 1. As a result of that the wire electrodes are filler electrodes having a core and a jacket electrode, the filler wire electrode having a higher alloy than the weld analysis of the wear layer to be welded, the jacket electrode of the filler electrode consisting of an alloy suitable for adhering the metal powder
Magnetisierungseigenschaften aufweist, wird folgender vorteilhafter Effekt erzielt. Drahtelektroden , insbesondere Fülldrahtelektroden erzeugen einen im Vergleich zu Bandelektroden tieferen Einbrand und eine größere Aufmischung mit dem Grundwerkstoff, welche eigentlich gemäß den Empfehlungen des Standes der Technik vermieden werden soll. Vorteilhaft für das hier vorgeschlagene Verfahren sind beispielsweise Aufmischungen von 40-50 %, die weit jenseits der Empfehlungen des Standes der Technik für U P-Auftragsschweißen liegen . Als Resultat des tiefen Einbrands und der erheblichen Zufuhr von hochlegierten Zuschlagswerkstoffen wirkt das Schweißbad wie ein Schmelztiegel und der aufgeschmolzene Grundwerkstoff wird quasi umgewandelt in eine einzige ausreichend legierte Nutzsch icht. Durch geeignete Einstellung der Schweißparameter, sowie Menge und Auswahl des zugeführten metallischen Pulvers und/oder derHaving magnetization properties, the following advantageous effect is achieved. Wire electrodes, in particular flux-cored electrodes, produce a deeper penetration compared to tape electrodes and a greater mixing with the base material, which is actually to be avoided according to the recommendations of the prior art. For example, blends of 40-50%, which are far beyond the recommendations of the prior art for U P build-up welding, are advantageous for the method proposed here. As a result of the deep penetration and the considerable supply of high-alloyed aggregates, the weld pool acts like a crucible and the melted base material is virtually converted into a single sufficiently alloyed useful layer. By suitable adjustment of the welding parameters, as well as amount and selection of the supplied metallic powder and / or the
Fülldrahtelektroden , lässt sich die Zusammensetzung einer derart in der erfindungsgemäßen Einlagentechnik aufgeschweißten Schicht so einstellen , dass sie der Zusammensetzung einer dritten, nach dem herkömmlichen Verfahren mit geringer Aufmischung , aufgeschweißten Schicht entspricht. Durch die Verwendung von Fülldrahtelektroden ergibt sich noch eine weitere Möglichkeit, die beispielsweise bei Verwend ung von Massivd rahtelektroden nicht gegeben ist. Sofern ein hochlegierter Massivdraht gewählt wird , ist d ieser in der Regel nicht magnetisierbar. Die hohen Legierungsanteile werden jedoch für die Aufbereitung des Schmelzbades benötigt. Die Verwendung einerFlux cored electrodes, the composition of a so welded in the deposition technique of the invention layer can be adjusted so that it corresponds to the composition of a third, by the conventional method with low mixing, welded layer. The use of flux-cored electrodes results in yet another possibility that is not given, for example, when using solid-state electrodes. If a high-alloyed solid wire is selected, this is usually not magnetizable. However, the high alloy content is needed for the preparation of the molten bath. The use of a
Fülld rahtelektrode ermöglicht jedoch die Verwendung einer gut magnetisierbaren Mantelelektrode, an der das Metallpulver gut anhaften und dementsprechend eine große Menge Metallpulver in das Schvveißbad transportiert werden kann . Dies könnte mit einer Massivd rahtelektrode nicht erreicht werden , da eine Massivdrahtelektrode entweder hochlegiert und dementsprechend nicht oder nur schwach magnetisierbar ist, oder aber niedriglegiert und zwar magnetisierbar, jedoch auf Grund des geringen Gehalts an Legierungselementen ungeeignet ist um das Schweißbad für den gewünschten Legierungsgehalt der einzigen aufzuschweißenden Nutzschicht aufzulegieren . Auch kann über die Dicke und den Durchmesser der Mantelelektrode d ie Schweißstromdichte und damit der gewünschte Einbrand , als auch die Menge des anhaftenden Metallpulvers auf komfortable Weise beeinflusst werden , beispielsweise kann eine dünnwandige Mantelelektrode gewählt werden, wodurch sich ein vergleichsweise geringer Querschnitt und damit eine vergleichsweise hohe Stromdichte bei g leichzeitig großerHowever, filler metal electrode makes it possible to use a readily magnetizable jacket electrode, on which the metal powder is good attach and accordingly a large amount of metal powder can be transported in the Schvveißbad. This could not be achieved with a solid earth electrode, since a solid wire electrode is either highly alloyed and consequently magnetically immutable, or low alloyed, and indeed magnetizable, but unsuitable because of the low content of alloying elements around the weld pool for the desired alloy content of the single aufzulegenden wear layer aufzulegenden. Also can be influenced in a comfortable manner on the thickness and diameter of the sheath electrode d the welding current density and thus the desired penetration, as well as the amount of adhering metal powder, for example, a thin-walled sheath electrode can be selected, resulting in a comparatively small cross-section and thus a comparatively high current density at g leichzeitig large
Mantelfläche, also Anhaftfläche für das Metallpulver, ergibt. Der Kern überträgt, außer Kriechströmen, in der Regel wenig Schweißstrom , so dass d ie Einstellung vorzugsweise über die Ausgestaltung der Mantelelektrode erfolgen kann . Es ist beachtlich, dass sich derartige Möglichkeiten bei einer Massivdrahtelektrode nicht ergeben, da dieMantle surface, ie adhesion surface for the metal powder results. The core transmits, except leakage currents, usually little welding current, so that the setting can preferably be done via the design of the sheath electrode. It is remarkable that such possibilities do not arise with a solid wire electrode, since the
Querschnittsfläche und die Mantelfläche in einer unmittelbaren Abhängigkeit zueinander stehen . Es ist ferner bemerkenswert, dass das hier vorgeschlagene Verfahren sowohl Material , Energie als auch Bearbeitungszeit einspart, da lediglich eine einzige Schicht aufgeschweißt werden muss. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass sich die Schichtdicke und somit die Auftragsleistung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nahezu verdoppeln ließ.Cross-sectional area and the lateral surface are in direct dependence on each other. It is further noteworthy that the method proposed here saves both material, energy and processing time since only a single layer has to be welded on. It was also found that the layer thickness and thus the order performance could be almost doubled using the method according to the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens hat sich herausgestellt, dass sich besonders gute Ergebnisse erzielen lassen , wenn die Fülld rahtelektrode einen etwa doppelt so hohen Chromanteil wie die herzustellende einzige Nutzschicht aufweist. Eine typische Nutzschicht, die auf eine Stranggießrolle aufgeschweißt wird, enthält beispielsweise etwa 12-14% Chrom, so dass ein Anteil von etwa 24-28% Chrom in der Fülldrahtelektrode zu einer Umwandlung des aufgeschmolzenen Grundwerkstoffes und dem zugeführten Metallpulver in eine Nutzschicht mit 12-14% Chrom führt.In an advantageous embodiment of the proposed method has been found that can achieve particularly good results when the Fülld crystal electrode has about twice as high chromium content as the single wear layer to be produced. A For example, a typical wear layer that is welded to a continuous casting roll contains about 12-14% chromium, such that a proportion of about 24-28% chromium in the flux cored wire translates the molten base material and the supplied metal powder into a 12-14% wear layer % Chromium leads.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens hat sich herausgestellt, dass sich besonders gute Ergebnisse erzielen lassen, wenn die Fülldrahtelektrode einen etwa doppelt so hohen Nickelanteil wie die herzustellende einzige Nutzschicht aufweist. Eine typische Nutzschicht, die auf eine Stranggießrolle aufgeschweißt wird, enthält beispielsweise etwa 3-4% Nickel, so dass ein Anteil von etwa 6-8% Nickel in der Fülldrahtelektrode zu einer Umwandlung des aufgeschmolzenen Grundwerkstoffes und dem zugeführten Metallpulver in eine Nutzschicht mit 3-4% Nickel führt.In an advantageous embodiment of the proposed method, it has been found that particularly good results can be achieved if the filler wire electrode has an approximately twice as high nickel content as the single wear layer to be produced. A typical wear layer, which is welded onto a continuous casting roll, contains for example about 3-4% nickel, so that a proportion of about 6-8% nickel in the flux-cored wire leads to a transformation of the melted base material and the supplied metal powder into a wear layer with 3-7% nickel. 4% nickel leads.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens hat sich herausgestellt, dass sich besonders gute Ergebnisse erzielen lassen, wenn die Fülldrahtelektrode einen etwa doppelt so hohen Molybdänanteil wie die herzustellende einzige Nutzschicht aufweist.In an advantageous embodiment of the proposed method, it has been found that particularly good results can be achieved if the flux-cored wire electrode has an approximately twice as high molybdenum content as the single wear layer to be produced.
Eine typische Nutzschicht, die auf eine Stranggießrolle aufgeschweißt wird, enthält beispielsweise etwa 0,5-1% Molybdän, so dass ein Anteil von etwa 1-2% Molybdän in der Fülldrahtelektrode zu einer Umwandlung des aufgeschmolzenen Grundwerkstoffes und dem zugeführten Metallpulver in eine Nutzschicht mit 0,5-1% Molybdän führt.A typical wear layer, which is welded onto a continuous casting roll, contains for example about 0.5-1% molybdenum, so that a proportion of about 1-2% molybdenum in the flux-cored wire leads to a transformation of the melted base material and the supplied metal powder into a wear layer 0.5-1% molybdenum leads.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Fülldrahtelektrode eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist, wobei der Durchmesser derIn an advantageous embodiment of the present invention can be provided that the Fülldrahtelektrode has a circular cross-sectional area, wherein the diameter of the
Fülldrahtelektrode etwa 2 bis 3,2mm beträgt. Diese vergleichsweise dünnen Fülldrahtelektroden haben sich als besonders vorteilhaft zur Erzeugung eines tiefen Einbrands erwiesen.Cored wire electrode is about 2 to 3.2mm. This comparatively thin cored wire electrodes have proven to be particularly advantageous for producing a deep penetration.
Es ist weiterhin zur Erzeugung eines tiefen Einbrands vorgesehen, dass jede Fülldrahtelektrode mit etwa 300 bis 475 A Schweißstrom beaufschlagt ist.It is further provided for generating a deep penetration, that each Fülldrahtelektrode is acted upon with about 300 to 475 A welding current.
Es kann ebenfalls vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Volumen der Mantelelektrode etwa 70% des Gesamtvolumens der Fülld rahtelektrode ausmacht.It may also be advantageously provided that the volume of the sheath electrode makes up about 70% of the total volume of the filling electrode.
Um eine Magnetisierung der Mantelelektrode zu gewährleisten ist vorteilhafterweise vorgesehen , dass die Fülldrahtelektroden mit Gleichstrom beaufschlagt werden, wobei der + Pol an der Fülldrahtelektrode anliegt.In order to ensure magnetization of the jacket electrode, it is advantageously provided that direct current is applied to the filler wire electrodes, the + pole being applied to the filler wire electrode.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein , dass die Fülldrahtelektroden im Wesentlichen parallel, jedoch in einem ausgewählten Abstand voneinander zugeführt werden. Durch Auswahl eines optimierten Abstands derIn an advantageous embodiment of the proposed method, it can be provided that the cored wire electrodes are supplied substantially parallel, but at a selected distance from each other. By selecting an optimized distance of the
Fülldrahtelektroden wird die Voraussetzung einer magnetischen Beeinflussung geschaffen. Auch wird im Unterschied zu einer Bandelektrode d ie Möglichkeit geschaffen , dass Metallpulver durch den Zwischenraum zwischen den beiden Füllbandelektroden in das Schweißbad transportiert werden kann. Dementsprechend kann die zugeführte Menge an metallhaltigem Pulver gegenüber der Verwendung einer Bandelektrode erhöht werden .Cored wire electrodes create the prerequisite for magnetic influence. In contrast to a band electrode, the possibility is also created that metal powder can be transported through the intermediate space between the two filling band electrodes into the weld pool. Accordingly, the supplied amount of metal-containing powder can be increased over the use of a band electrode.
Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein , dass die Fülld rahtelektroden quer zur Schweißrichtung pendeln . Durch dieseAdvantageously, it may further be provided that the filling electrode electrodes oscillate transversely to the welding direction. Through this
Maßnahme kann insbesondere eine dendritische Nahtausbildung , der sogenannte Dendritenstamm, vermieden und der Aufmischungsgrad eingestellt werden. Letztendlich wird durch diese Maßnahme die Risssicherheit der aufgeschweißten Schicht insgesamt erhöht. Die durch das Pendeln bedingte geringe Nahtüberhöhung bedeutet gleichermaßen geringe Kosten.Measure can in particular a dendritic seam formation, the so-called dendrite strain, avoided and the degree of mixing be set. Ultimately, the crack resistance of the welded layer is increased overall by this measure. The low seam exaggeration due to the pendulum means equally low costs.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Fülldrahtelektrode in Summe aus Mantelelektrode und Kern etwa einen Anteil von < 0,08% Kohlenstoff; 0,2-0,3% Silizium; 0,6-0,8% Mangan; 24-28% Chrom; 6-8% Nickel und 1 -2% Molybdän und 0, 1 bis 0,3% Vanadium aufweist. Eine derartigeIn an advantageous embodiment of the proposed method can be provided that the filler wire electrode in sum of the sheath electrode and core about a proportion of <0.08% carbon; 0.2-0.3% silicon; 0.6-0.8% manganese; 24-28% chromium; 6-8% nickel and 1 -2% molybdenum and 0, 1 to 0.3% vanadium. Such
Zusammensetzung bietet den Vorteil, dass durch die zu erwartende Aufmischung mit dem Grundmaterial, die für Stranggießrollen übliche Werkstoffzusammensetzung der Nutzschicht mit 12-14% Chrom, 3-4% Nickel und 0,5-1 % Molybdän entsteht. Dieses Beispiel zeigt eine mögliche Auswahl der Legierungselemente der Fülldrahtelektrode imThe advantage of the composition is that, due to the expected mixing with the base material, the usual material composition of the wear layer for continuous casting rolls is 12-14% chromium, 3-4% nickel and 0.5-1% molybdenum. This example shows a possible selection of the alloying elements of the cored wire electrode in FIG
Bezug auf den Grundwerkstoff, wobei die Legierungsauswahl der Anforderung entsprechen sollte, dass die Fülldrahtelektrode eine etwa doppelt so hohe Legierung wie die aufzuschweißende Nutzschicht haben soll.Reference to the base material, wherein the alloy selection should meet the requirement that the cored wire electrode should have about twice as high alloy as the aufzuschweißende wear layer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Mantelelektrode der Fülldrahtelektrode etwa einen Anteil von <0,05% C; <0, 10% Si; <0,40% Mn ; <0,015% P; <0,01 5% S aufweist. Eine Mantelelektrode mit zuvor genannter Legierungszusammensetzung weist vornehmlich eine gute Magnetisierbarkeit auf. Diese Eigenschaft ist insbesondere deshalb von Vorteil, damit ausreichend Metallpulver an der Fülld rahtelektrode anhaften kann , welches in das Schweißbad transportiert werden soll .In a further advantageous embodiment of the present method can be provided that the sheath electrode of the Fülldrahtelektrode about a proportion of <0.05% C; <0, 10% Si; <0.40% Mn; <0.015% P; <0.01 5% S has. A cladding electrode with the aforementioned alloy composition has primarily good magnetizability. This property is particularly advantageous because sufficient metal powder can adhere to the Fülld rahtelektrode, which is to be transported into the weld pool.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung des Metallpulvers der Schweißgutanalyse der aufzuschweißenden Nutzschicht entspricht. Durch d iese Maßnahme kann eine hinsichtlich der Legierungszusammensetzung überaus homogene Nutzschicht erzeugt werden . Dieser Effekt beruht insbesondere darauf, dass beispielsweise Mengenabweichungen des zugeführten Metallpulvers, beispielsweise durch eine Fehlfunktion der Zuführeinrichtung , grundsätzlich keine Abweichung in der Legierungszusammensetzung der zu erzeugenden Nutzschicht zur Folge haben wird , allenfalls wird sich d ie Dicke der Nutzschicht ändern, da weniger Metallpulver zugeführt worden ist.In a further advantageous embodiment of the present method can be provided that the composition of the Metal powder corresponds to the weld analysis of the wear layer to be welded. By this measure, an extremely homogeneous wear layer can be produced with regard to the alloy composition. This effect is based, in particular, on the fact that, for example, deviations in the quantity of the metal powder supplied, for example due to a malfunction of the feed device, will in principle result in no deviation in the alloy composition of the wear layer to be produced. At most, the thickness of the wear layer will change as less metal powder has been supplied is.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein , dass das Metallpulver ferritische Anteile aufweist, so dass das Metallpulver bei den unter Strom stehenden magnetisierten Mantelelektroden in vorteilhafter Weise ankoppeln kann.Advantageously, it can be provided that the metal powder has ferritic components, so that the metal powder can be coupled in an advantageous manner in the magnetized jacket electrodes which are under current.
Es ist weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen , dass das Metallpulver stromlos zugeführt wird , so dass es durch die Prozesswärme des Schweißbades aufgeschmolzen wird und dem Schweißbad überflüssige Wärme entziehen kann. Dementsprechend kann durch die Dosierung des Metallpulvers in angemessener Weise auf die Schweißbadtemperatur und damit auf d ie Ausbildung des Schweißbades Einfluss genommen werden.It is further advantageously provided that the metal powder is supplied de-energized, so that it is melted by the process heat of the weld pool and can extract excess heat from the weld pool. Accordingly, by metering the metal powder, the sweat bath temperature and thus the formation of the weld pool can be appropriately influenced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenenIn a further advantageous embodiment of the proposed
Verfahrens kann vorgesehen sein , dass ein Metallpulver in gas- oder wasserverdüster Form verwendet wird . Hierdurch erg ibt sich unter anderem der Vorteil, dass gasverdüste Pulver einfacher zu fördern sind , da sie feinkörnig und rund sind . Metallpulver in wasserverdüster Form ist dagegen günstiger. Alternativ kann ebenfalls vorgesehen sein , dass ein Metallpulver in agglomerierter Form verwendet wird . Agglomeriertes Metaiipuiver weist den Vorteil auf, dass es in jeder beliebigen Legierungszusammensetzung herstellbar ist.Method may be provided that a metal powder is used in gas or water-atomized form. This results inter alia in the advantage that gas atomized powders are easier to promote, since they are fine-grained and round. In contrast, metal powder in a water-dark form is more favorable. Alternatively, it can also be provided that a metal powder in agglomerated form is used. Agglomerated Metaiipuiver has the advantage that it can be produced in any alloy composition.
I n einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Metallpulver etwa einen Anteil von < 0,08% Kohlenstoff; 0, 1 5-0,3% Silizium; 0,4-0,8% Mangan; 12-14% Chrom; 3-4% Nickel; 0,5-1 % Molybdän und 0, 1 bis 0,3% Vanadium aufweist. Dies kann dann erfindungsgemäß einer Zusammensetzung der aufzuschweißenden N utzschicht entsprechen. Auch zeigt sich hier das Verhältnis zwischen „höher" und „niedrigerer" Legierung zwischen der Fülld rahtelektrode und dem metallhaltigen Pulver. Es ist erkennbar, dass insbesondere ein etwa doppelt so hoher Anteil von Chrom , Nickel und Molybdän in der Fülldrahtelektrode zu der gewünschten Legierungszusammensetzung der N utzschicht führt.In an advantageous embodiment of the proposed method, it can be provided that the metal powder has a content of <0.08% carbon; 0, 1 5-0.3% silicon; 0.4-0.8% manganese; 12-14% chromium; 3-4% nickel; 0.5-1% molybdenum and 0, 1 to 0.3% vanadium. In accordance with the invention, this can then correspond to a composition of the wearing layer to be welded on. Also shows here the ratio between "higher" and "lower" alloy between the Fülld rare and the metal-containing powder. It can be seen that, in particular, an approximately twice as high proportion of chromium, nickel and molybdenum in the flux-cored wire electrode leads to the desired alloy composition of the wearing layer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein legierungsneutrales Schweißpulver verwendet wird . Ein legierungsneutralesIn a further advantageous embodiment of the present method can be provided that an alloy-neutral welding powder is used. An alloy neutral
Schweißpulver hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Legierungszusammensetzung der aufzuschweißenden Nutzschicht. Grundsätzlich fällt daher d urch ein legierungsneutrales Schweißpulver ein möglicher Störfaktor weg.Welding powder has no significant influence on the alloy composition of the wear layer to be welded. In principle, therefore, a possible interference factor is eliminated by an alloy-neutral welding powder.
Auch kann vorteilhafterweise vorgesehen sein , dass es sich bei dem Schweißpulver um ein mineralisches Schweißpulver handelt, so dass das Schweißpulver in vorteilhafter Art und Weise metallurgische Aufgaben, wie beispielsweise die Ausformung der Schweißnaht unterstützen kann . Auch verhindert das Schweißpu lver das Ablaufen des flüssigen Schweißbades. Zur weiteren Optimierung des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein , dass ein Schweißpulver verwendet wird , dessen Schlacke unter Berücksichtigung des Einsatzes an rotationssymmetrischen Bauteilen eine hohe Viskosität und eine gute Schlackelöslichkeit bei erhöhter Arbeittemperatur aufweist. Durch diese Maßnahme wird die Prozesssicherheit des vorgeschlagenen UP- Auftragsschweißverfahrens weiter erhöht.It can also advantageously be provided that the welding powder is a mineral welding powder, so that the welding powder can advantageously support metallurgical tasks, such as, for example, the shaping of the weld seam. The Schweißpu lver prevents the drainage of the liquid welding pool. To further optimize the proposed method, it can be provided that a welding powder is used whose slag, taking into account the use of rotationally symmetrical components, has a high viscosity and good slag solubility at elevated working temperature. This measure further increases the process reliability of the proposed UP hardfacing method.
Es kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein , dass das Schweißpulver etwa einen Anteil von 10% SiO2 + TiO2; 35% AI2O3 +It can also be advantageously provided that the welding powder about a proportion of 10% SiO 2 + TiO 2 ; 35% Al 2 O 3 +
MnO; 50% CaF2 aufweist. Das vorgeschlagene Schweißpulver ermöglicht einen guten Schlackeabgang auch bei einer Arbeitstemperatur bis 350 °C. Ferner unterstützt das vorgeschlagene Schweißpulver die Anforderungen an die Viskosität der Schlacke, damit diese d ie Naht formt und nicht abläuft, was zu einer schwerenMnO; 50% CaF 2 . The proposed welding powder allows a good slag removal even at a working temperature up to 350 ° C. Furthermore, the proposed welding powder supports the requirements of the viscosity of the slag, so that it forms the seam and does not run off, resulting in a heavy
Schlackelöslichkeit führen wurde.Slag solubility would lead.
I n besonders vorteilhafter Weise eignet sich das vorgesch lagene Verfahren zur Aufarbeitung von symmetrischen Rotationskörpern , wie beispielsweise Rollen aus Kaltwalzanlagen. I n diesem Zusammenhang kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein , dass es sich bei dem Grundwerkstoff um eine Rolle handelt, wobei d ie Fülldrahtelektroden , das Metallpulver und das Schweißpulver durch einen Schweißkopf zugeführt werden , wobei d ie Rolle unterhalb des Schweißkopfes in Drehung versetzt wird , wobei der Schweißkopf in Längsrichtung derIn a particularly advantageous manner, the proposed method for processing of symmetrical rotary bodies, such as rollers from cold rolling mills. In this connection, it can be advantageously provided that the base material is a roller, wherein the filler wire electrodes, the metal powder and the welding powder are fed through a welding head, wherein the roller is rotated below the welding head, wherein the welding head in the longitudinal direction of
Rolle vorgeschoben wird .Roll is advanced.
I n einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens kann vorgesehen sein , dass die Nutzschicht aus etwa 25% Schweißdraht, 25 % Metallpulver und 50% aus der aufgeschmolzenenIn a further advantageous embodiment of the present method it can be provided that the wear layer of about 25% welding wire, 25% metal powder and 50% of the melted
Oberfläche des Werkstücks besteht. Diese überaus hohe Aufschmelzung der Werkstückoberfläche ist eigentlich nur durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erreichbar. Es kann demnach aber vorteilhafterweise ein erheblicher Anteil des Werkstoffmaterials zur Erzeugung der Nutzschicht ausgenutzt werden. Surface of the workpiece exists. This extremely high melting of the workpiece surface is actually only due to the According to the invention proposed method achievable. However, it can therefore be advantageously utilized a considerable proportion of the material material for the production of the wear layer.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show in it
Fig. 1 ein Schweißkopf für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufschweißung einer Nutzschicht auf einen Grundwerkstoff;1 shows a welding head for a method according to the invention for welding a wear layer onto a base material;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schweißanlage mit einem Schweißkopf zu Ausführung des erfindungsgemäßenFig. 2 is a schematic representation of a welding system with a welding head to the embodiment of the invention
Verfahrens;process;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schichtstärken am Beispiel einer Rolle;3 is a schematic representation of the layer thicknesses using the example of a roll;
Fig. 4 ein Schnitt durch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Versuchsrolle (Segment);4 shows a section through a trial roll (segment) produced by the method according to the invention;
Fig. 5 ein Schnitt d urch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Versuchsrolle (Segment);5 shows a section through a trial roll (segment) produced by the method according to the invention;
Fig . 6 ein Schnitt d urch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Versuchsrolle (Segment) mit eingezeichneten Härtemesspunkten ;Fig. FIG. 6 shows a section through a test roller (segment) produced by the method according to the invention with marked hardness measuring points; FIG.
Fig. 7 ein Schnitt durch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Versuchsrolle (Segment) mit eingezeichneten Härtemesspunkten;7 shows a section through a test roller (segment) produced by the method according to the invention with marked hardness measuring points;
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Probestücks gemäß Fig . 5 bzw. 6 mit eingezeichneten Werkstoffanalysemesspunkten; Fig . 9 eine schematische Querschnittsdarstellung einer8 is an enlarged view of the sample according to FIG. 5 and 6 with marked material analysis measuring points; Fig. 9 is a schematic cross-sectional view of a
Füiid rahteiektrode für das erfindungsgemäße Verfahren .Füiid rahteiektrode for the inventive method.
Zunächst wird auf Fig . 1 Bezug genommen.First, FIG. 1, reference is made.
Ein Schweißkopf 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen eine erste Zuführeinrichtung 2 für eine erste Fülld rahtelektrode 5 und eine zweite Fülldrahtelektrode 5a, eine zweite Zuführeinrichtung 3 für Schweißpulver 6 und eine dritte Zuführeinrichtung 4 für Metallpulver 7. Darüber hinaus weist der Schweißkopf einen Stromanschluss S für den benötigten elektrischen Schweißstrom auf. Es werden sowohl die erste Fülldrahtelektrode 5, als auch die zweite Fülldrahtelektrode 5a mit Schweißstrom versorgt. Auch werden die Fülldrahtelektrode 5 und 5a, Metallpulver 7 undA welding head 1 for carrying out the method according to the invention essentially comprises a first feed device 2 for a first Fülld frame electrode 5 and a second Fülldrahtelektrode 5a, a second feeder 3 for welding powder 6 and a third feeder 4 for metal powder 7. In addition, the welding head has a power connection S for the required electric welding current. Both the first flux-cored electrode 5 and the second flux-cored electrode 5a are supplied with welding current. Also, the cored wire electrode 5 and 5a, metal powder 7 and
Schweißpulver 6 in geeigneten Reservoiren bevorratet und dem Schweißkopf 1 durch geeignete Einrichtungen zugeführt.Welding powder 6 stored in suitable reservoirs and fed to the welding head 1 by suitable means.
Bei der ersten Zuführein richtung 2 für d ie Fülldrahtelektroden 5 und 5a handelt es sich vorzugsweise um eine Mehrdrahtausführung , die dazu geeignet ist, mindestens zwei Fülldrahtelektroden 5 und 5a im wesentlichen parallel zuzuführen, wobei die Fülldrahtelektroden 5 und 5a vorzugsweise quer zur Schweißrichtung ausgerichtet sind . Denkbar ist auch d ie Zuführung weiterer Fülldrahtelektroden über denselben bzw. über einen oder mehrere zusätzliche Schweißköpfe. Denkbar ist es selbstverständlich auch , die erste Fülld rahtelektrode 5 über einen ersten Schweißkopf und d ie zweite Fülldrahtelektrode 5a über einen weiteren Schweißkopf zuzuführen.The first feeder 2 for the filler wire electrodes 5 and 5a is preferably a multi-wire type suitable for supplying at least two flux-cored electrodes 5 and 5a substantially in parallel with the cored wire electrodes 5 and 5a being preferably oriented transversely to the welding direction. Also conceivable is the supply of further flux cored electrodes via the same or via one or more additional welding heads. It is also conceivable, of course, to supply the first filling electrode 5 via a first welding head and the second filling wire electrode 5a via another welding head.
Die hier dargestellte bevorzugte Ausführungsform des SchweißkopfesThe preferred embodiment of the welding head shown here
1 ist weiterhin mit einer Pendeleinrichtung ausgestattet, welche den Schweißkopf 1 in eine Pendelbewegung gegenüber dem Grundwerkstoff versetzen kann. Als Pendelrichtung kommt, beispielsweise bei einem Grundwerkstoff in Form einer Rolle 8, eine Richtung parallel zur Längsachse der Rolle 8 in Frage. Das Schweißen erfolgt in aller Regel mit pendelndem Schweißkopf bis zu einer Nahtbreite von etwa 55 mm. Durch diese Maßnahme kann insbesondere eine dendritische Nahtausbildung, der sogenannte Dendritenstamm, vermieden werden . Letztend lich wird durch diese Maßnahme die Risssicherheit der aufgeschweißten Schicht insgesamt erhöht. Durch die hier vorgeschlagen Ausgestaltung des Schweißkopfes 1 , insbesondere durch die oben genannte1 is further equipped with a shuttle, which the welding head 1 in a pendulum motion relative to the Base material can put. When pendulum comes, for example, in a base material in the form of a roller 8, a direction parallel to the longitudinal axis of the roller 8 in question. Welding is usually done with oscillating welding head up to a seam width of about 55 mm. By this measure, in particular a dendritic seam formation, the so-called dendrite strain, can be avoided. Finally, the crack resistance of the welded layer as a whole is increased by this measure. By the here proposed embodiment of the welding head 1, in particular by the above
Zweid rahtzuführung und d ie Pendeleinrichtung , lassen sich Schweißnähte von etwa 50mm Breite und einer Dicke von etwa 5 bis 6mm erzeugen . Die Dicke bezieht sich hier auf die Dicke oberhalb der ursprünglichen G rund Werkstoff Oberfläche.Two-sided feed and the pendulum device, weld seams of about 50mm width and a thickness of about 5 to 6mm can be produced. The thickness refers here to the thickness above the original G round material surface.
I n der hier vorgeschlagen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Fülldrahtelektrode aus einer röhrenförmigen Mantelelektrode 1 1 und einem Kern 10 aus mineralischen und/oder metallischen Bestandteilen . Die Fülldrahtelektroden 5, 5a liegen in nahtloser oder formgeschlossenerIn the preferred embodiment of the present invention proposed here, the cored wire electrode consists of a tubular sheath electrode 11 and a core 10 of mineral and / or metallic components. The cored wire electrodes 5, 5a are in seamless or form-closed
Ausführung zielgerecht legiert vor. Die Fülldrahtelektroden 5, 5a weisen insgesamt einen Durchmesser von 2,0 bis 3,2 mm 0 auf. Durch die kreisrunde Querschnittsform der Fülldrahtelektroden wird zu dem erwünschten tiefen Einbrand und der hohen Aufmischung beigetragen.Execution purposefully alloyed. The Fülldrahtelektroden 5, 5a have a total diameter of 2.0 to 3.2 mm 0 on. The circular cross-sectional shape of the cored wire electrodes contributes to the desired deep penetration and high dilution.
Der Stromanschluss S wird mit einem Schweißstrom von etwa 600 - 950 A beaufschlagt, womit Abschmelzleistungen von 18 - 30 kg/h möglich sind. Der Strombereich bezieht sich auf beide Fülldrahtelektroden 5 und 5a insgesamt, so dass - unter der Annahme dass jede Fülldrahtelektrode zur Hälfte mit dem bereitgestellten Strom versorgt wird - jede Fülldrahtelektrode mit etwa 300 bis 475 A Schweißstrom beaufschlagt ist.The power connection S is supplied with a welding current of about 600 - 950 A, which allows ablation rates of 18 - 30 kg / h. The current range refers to both cored wire electrodes 5 and 5a in total, so that - assuming that each cored wire electrode is halfway with the supplied current is supplied - each Fülldrahtelektrode with about 300 to 475 A welding current is applied.
Die Verwendung von Fülldrahtelektroden 5, 5a anstelle von Massivdrahtelektroden erfolgt nicht nur aus legierungstechnischenThe use of flux-cored electrodes 5, 5 a instead of solid-wire electrodes is not only based on alloy technology
Aspekten, sondern bietet zugleich den Vorteil derAspects, but at the same time offers the advantage of
Leistungssteigerung, da sich hierdurch der stromführende Querschnitt verringern und die Stromdichte erhöhen lässt, wodurch die Abschmelzleistung erhöht werden kann.Performance increase, since this can reduce the current-carrying cross-section and increase the current density, whereby the Abschmelzleistung can be increased.
Aus den geometrischen Gegebenheiten der Fülldrahtelektrode 5, 5a, insbesondere aus der zylindrischen Form der Mantelelektrode 1 1 und dem ausgewählten Schweißstrombereich ergibt sich eine hohe durchschnittliche Schweißstromdichte. Die Schweißstromdichte ist im Wesentlichen von der Querschnittsfläche der Mantelelektrode 1 1 abhängig, da der Kern 10 vornehmlich Kriechströme überträgt. Die verhältnismäßig hohe Schweißstromdichte trägt zu dem erfindungsgemäß erwünschten tiefen Einbrand und der großen Aufmischung bei.From the geometric conditions of the cored wire electrode 5, 5a, in particular from the cylindrical shape of the sheath electrode 1 1 and the selected welding current range results in a high average welding current density. The welding current density is substantially dependent on the cross-sectional area of the sheath electrode 1 1, since the core 10 transmits primarily leakage currents. The relatively high welding current density contributes to the inventively desired deep penetration and the large dilution.
In einem Vergleich zwischen einem Massivdraht und einem bzw. zwei Fülldrähten unter der Annahme einer annähernd gleichen Stromdichte, zeigt sich ein weiterer Vorteil von Fülldrähten, der auf den vergleichsweise größeren Umfang und die sich daraus ergebende größere zum Anhaften von metallischen Pulver geeigneteIn a comparison between a solid wire and one or two cored wires, assuming an approximately equal current density, another advantage of cored wires suitable for the comparatively larger circumference and the consequent greater suitability for adherence of metallic powder is shown
Mantelfläche zurückzuführen ist.Jacket surface is due.
Es werden beispielsweise zwei dünnere Fülldrahtelektroden eingesetzt, d ie im Vergleich zu einem flächengleichen dickeren Draht einen größeren Umfang aufweisen (vgl. Tabelle 1 ): For example, two thinner flux-cored electrodes are used, which have a larger circumference compared to a thicker wire of the same surface area (see Table 1):
Tabelle 1Table 1
Ein größerer Drahtumfang führt bei gleicher Stromdichte zu erhöhterA larger wire circumference leads to increased power at the same current density
Anhaftung von Metallpulver 7, dessen Magnetisierbarkeit vorausgesetzt, bei gleicher magnetischer Feldstärke zur besseren und dichteren Anhaftung. Praktische Vorversuche haben ein Pulver- Drahtverhältnis von etwa 0,8 - 1 ,0 : 1 ergeben, was bedeutet, dass die Abschmelzleistung mindestens um den Betrag der zugeführtenAdherence of metal powder 7, assuming its magnetizability, at the same magnetic field strength for better and denser attachment. Practical preliminary tests have shown a powder-to-wire ratio of about 0.8-1.0: 1, which means that the deposition rate is at least as great as the amount supplied
Pulvermenge gesteigert werden konnte.Powder quantity could be increased.
Eine bevorzugte Zusammensetzung der Fülldrahtelektrode 5 bzw. 5a enthält im Wesentlichen die nachfolgend tabellarisch (Tabelle 2) aufgestellten Legierungselemente [in %]:A preferred composition of the flux-cored wire electrode 5 or 5a essentially contains the alloying elements [in%] listed below in tabular form (Table 2):
Tabelle 2Table 2
Die Zusammensetzung der Fülld rahtelektrode 5, 5a ist als Summe der Legierungselemente zu verstehen, die von dem aufgeschmolzenen Kern 10 und der aufgeschmolzenen Mantelelektrode 1 1 dem Schweißbad zugeführt wird . Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Kern 10 durchaus andere Legierungsanteile als die Mantelelektrode 1 1 aufweisen kann.The composition of the Fülld rahtelektrode 5, 5a is to be understood as the sum of the alloying elements, which is supplied from the molten core 10 and the molten shell electrode 1 1 to the weld pool. It is too Consider that the core 10 may well have different alloying shares than the sheath electrode 1 1.
Für die röhrenförmige Mantelelektrode 1 1 wird eine von dem Kern 10 abweichende Legierungszusammensetzung gewählt, d ie vornehmlich eine gute Magnetisierbarkeit aufweist. Diese Eigenschaft ist insbesondere deshalb wichtig , damit ausreichend Metallpulver 7 an der Fülldrahtelektrode 5, 5a anhaften kann, welches in das Schweißbad transportiert werden soll. Eine bevorzugte Zusammensetzung der Mantelelektrode 1 1 der Fülld rahtelektrode 5 bzw. 5a weist mindestens die nachfolgend tabellarisch (Tabelle 3) aufgestellten Legierungselemente [in %] auf:For the tubular sheath electrode 1 1, a different from the core 10 alloy composition is selected, which has mainly a good magnetizability. This property is particularly important so that sufficient metal powder 7 can adhere to the Fülldrahtelektrode 5, 5a, which is to be transported into the weld pool. A preferred composition of the jacket electrode 1 1 of the filler electrode 5 or 5 a has at least the following tabular (Table 3) set up alloying elements [in%]:
Tabelle 3Table 3
Durch unterschiedliche Zusammensetzung kann d ie Fülld rahtelektrode 5, 5a an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Hier sind unterschiedliche Legierungen für verschiedene Anwendungszwecke möglich. Letztendlich kann der Kunde die Legierung bestimmen oder die Aufgabe des Werkstücks gibt d ie Legierung weitgehend vor. Im Wesentlichen kommt es jedoch darauf an, dass die Fülldrahtelektrode 5, 5a eine höhere Legierung als die zu erzeugende Nutzschicht 9 und in der Regel auch als der Grundwerkstoff 8 aufweist, so dass der Grundwerkstoff 8 in dem überdimensionalen Schweißbad durch d ieDue to the different composition, the filling electrode 5, 5a can be adapted to different requirements. Here are different alloys for different applications possible. Ultimately, the customer can determine the alloy, or the task of the workpiece largely dictates the alloy. Essentially, however, it is important that the cored wire electrode 5, 5a has a higher alloy than the wear layer 9 to be produced and, as a rule, also as the base material 8, so that the base material 8 in the oversized weld pool passes through the
Zugabe von höherlegierten Fülldrahtelektroden 5, 5a auflegiert wird und sich nach dem Erkalten eine Nutzschicht 9 ausbildet, die in Summe die gewünschte Legierungszusammensetzung, insbesondere eine vergleichbare oder sogar bessere Legierungszusammensetzung einer als dritten Lage nach herkömmlichen U P-Auftragsschwei ßen aufgeschweißten Schicht, aufweist. Die Fülldrahtelektroden ist im Vergleich zur Soiianaiyse überiegiert, um den hohen Einbrand (Aufmischung durch den Grundwerkstoff 40-50%) legierungstechnisch zu kompensieren, d . h. bereits in der ersten Lage wird die angestrebte Schweißgutanalyse realisiert.Addition of higher alloy flux-cored electrodes 5, 5a is alloyed and forms after cooling a wear layer 9, the sum of the desired alloy composition, in particular a comparable or even better alloy composition Shen as a third layer after conventional U P-Auftragschwei Shen welded layer, comprising. The cored wire electrodes are compared to the Soiianaiyse überiegiert to compensate for the high penetration (mixing by the base material 40-50%) alloy technology, d. H. Already in the first situation, the desired weld analysis is realized.
Die Verwendung eines der Fülldrahtelektrode entsprechend legierten Massivd rahtes wäre denkbar, stößt aber an folgende Probleme:The use of a cored wire electrode according to alloyed massive rahtes would be conceivable, but encounters the following problems:
1 .) Eine derartige Legierung ist auf dem Markt nicht verfügbar und würde als Sonderfertigung immense Kosten verursachen1) Such an alloy is not available on the market and would cause immense costs as a special production
2.) Die Verformbarkeit ist zieh- oder walztechnisch nur bei geeigneter Zwischenglühung möglich.2.) The deformability is pulling or rolling technically possible only with suitable intermediate annealing.
3.) Die chemische Zusammensetzung eines derartigen Drahtes schränkt die Magnetisierbarkeit ein, weil dessen Gefüge über einen Austenitgehalt von etwa 30 % verfügt, was bekanntlich nicht magnetisierbar ist.3.) The chemical composition of such a wire limits the magnetizability, because its structure has an austenite content of about 30%, which is not known to be magnetizable.
Der umgekehrte Weg, d ie Schweißgutlegierung ausschließlich über das Metallpulver vorzunehmen, scheitert ebenfalls an dessen eingeschränkter Magnetisierfähigkeit.The reverse way of doing the weld metal alloy exclusively via the metal powder also fails due to its limited magnetizability.
Das stromlos, magnetisch zugeführte Metallpulver 7 sollte unter qualitativen Aspekten der Legierung der aufzuschweißenden Nutzschicht 9 entsprechen . Denkbar sind selbstverständ lich auch vorbestimmte, von der Schweißgutanalyse der einlagig aufgeschweißten Nutzschicht 9 abweichende Zusammensetzungen des Metallpulvers 7 zur Einstellung gewünschter metallurgischerThe electroless, magnetically supplied metal powder 7 should correspond to the wear layer 9 to be welded on from a qualitative point of view of the alloy. Conceivable, of course, are also predetermined, deviating from the weld analysis of the single-layer welded wear layer 9 compositions of the metal powder 7 for setting desired metallurgical
Parameter. Hierzu kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass d ie dritte Zuführeinrichtung 4 für das Metallpulver 7 mit einer Dosier- und/oder Mischeinrichtung ausgestattet ist, so dass sichergestellt werden kann, dass das zugeführte Metaiipulver 7 in einer vorbestimmbaren Zusammensetzung, vorzugsweise exakt der Schweißgutanalyse einer aufzuschweißenden Nutzschicht 9, entspricht. Eine Einflussnahme auf die legierungstechnische Zusammensetzung durch den Schweißer wird hierdurch unterbunden und die Homogenität der aufgeschweißten Schicht nachhaltig erhöht, was zu einem gleichmäßigen Ausdehnungsverhalten über die gesamte Schichtdicke führt. Das Metallpulver als Vorschmelzlegierung entsprechend dem Schweißgut liegt in gas- oder wasserverdüster Form vor. Es sollte keine spratzige Körnung aufweisen, um über eine Dosier- und/oder Mischeinrichtung problemlos zugeführt werden zu können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Metallpulver zu agglomerieren, was den Vorteil hat, die Legierung in jeder gewünschten Art herzustellen. Notwendig sind sowohl für wasserverdüste als auch agglomerierte Metallpulver geeignete Dosiergeräte, was sich aus deren Kornform und dem relativ niedrigen Schüttgewicht erklärt. Für das Beschichten von beispielsweise Stranggießrollen wird eine Legierungszusammensetzung des Metallpulvers wie folgt vorgeschlagen [in %]:Parameter. For this purpose, it may be advantageously provided that the third feed device 4 for the metal powder 7 is provided with a metering device. and / or mixing device is equipped, so that it can be ensured that the supplied Metaiipulver 7 in a predeterminable composition, preferably exactly the Schweißgutanalyse a aufzuschweißenden wear layer 9 corresponds. An influence on the alloy composition by the welder is thereby prevented and the homogeneity of the welded layer is increased sustainably, which leads to a uniform expansion behavior over the entire layer thickness. The metal powder as Vorschmelzlegierung according to the weld metal is present in gas or water-evaporated form. It should have no spruce grain to be fed easily via a metering and / or mixing device can. Another possibility is to agglomerate the metal powder, which has the advantage of producing the alloy in any desired manner. Necessary for both water atomized and agglomerated metal powder suitable dosing equipment, which is explained by the grain shape and the relatively low bulk density. For coating, for example, continuous casting rolls, an alloy composition of the metal powder is proposed as follows [in%]:
C Si Mn Cr Ni Mo VC Si Mn Cr Ni Mo V
< 0,08 0, 15 - 0 ,4 - 0, 8 1 2-1 4 3 4 0,5-1 0 , 10 0,30 0 ,30<0.08 0, 15 - 0, 4 - 0, 8 1 2-1 4 3 4 0,5-1 0, 10 0,30 0, 30
Tabelle 4Table 4
Letztendlich handelt es sich hier um einen speziellen Anwendungsfall des vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahrens, d . h . für andere Anwendungsfälle kann die Legierungszusammensetzung je nach aufzuschweißender Nutzschicht selbstverständlich abweichen. An das Schweißpulver sind die Anforderungen zu erheben , dass es legierungsneutra! vorliegt. Außerdem soiite deren Schiacke unter Berücksichtigung des Einsatzes an rotationssymmetrischen Bauteilen eine hohe Viskosität und eine gute Schlackelöslichkeit auch bei erhöhter Arbeitstemperatur aufweisen. Darüber hinaus wird ein guterUltimately, this is a specific application of the proposed method according to the invention, d. H . for other applications, the alloy composition may of course differ depending on the wear layer to be welded on. At the welding powder are the requirements to raise that it is alloy neutral! is present. In addition, their schiacke, taking into account the use of rotationally symmetrical components have a high viscosity and good slag solubility even at elevated working temperature. In addition, will be a good one
Schlackeabgang auch bei einer Arbeitstemperatur bis 350 0C verlangt. Ferner bestehen Anforderungen an die Viskosität der Schlacke, damit diese die Naht formt und nicht abläuft, was zu einer schweren Schlackelöslichkeit führen wurde.Slag disposal even at a working temperature up to 350 0 C required. Further, there is a requirement for the viscosity of the slag to form the seam and not drain, which would result in severe slag solubility.
Das vorgenannte Anforderungsprofil wird durch ein flouridbasisches Pulver nachstehender Zusammensetzung erfüllt (Tabelle 5).The aforementioned requirement profile is fulfilled by a flouride-based powder of the following composition (Table 5).
Tabelle 5Table 5
Basizitätsgrad nach Boniszewski: ~ 1 ,8Basicity according to Boniszewski: ~ 1, 8
I n Fig. 2 ist eine Auftragschweißanlage zur Plattierung einer Rolle 8 dargestellt. Es ist ein erfindungsgemäßer Schweißkopf 1 erkennbar, der oberhalb der Rolle 8 angeordnet ist. Auch sind die entsprechenden Komponenten, wie Steuereinrichtungen , Reservoire für Fülld rahtelektrode 5 und 5a, Metallpulver 7 und Schweißpulver 6, sowie die Vorschubeinrichtung für den erfindungsgemäßen Schweißkopf 1 erkennbar.FIG. 2 shows a surfacing system for plating a roll 8. An inventive welding head 1 can be seen, which is arranged above the roller 8. Also, the corresponding components, such as control devices, reservoirs for Fülld frame electrode 5 and 5a, metal powder 7 and welding powder 6, and the feed device for the welding head 1 according to the invention can be seen.
Das Verfahren zur Aufschweißung einer Nutzschicht 9 auf einen Grundwerkstoff stellt sich am Beispiel einer Rolle 8 als Grundwerkstoff wie folgt dar. Die jeweils angegebenen Ergebnisse stammen aus einer ersten Versuchsreihe. Es ist anzumerken , dass die Ergebnisse der ersten Versuchsreihe noch nicht vollständig den Erwartungen der aufzuschweißenden Nutzschicht entsprachen, insbesondere war der Chrorn-Anteii in der Nutzschicht 9 noch nicht hoch genug. Nichtsdestotrotz sollen die Ergebnisse hier zu illustrativen Zwecken angeführt und erläutert werden.The method for welding a wear layer 9 onto a base material is illustrated by the example of a roller 8 as a base material as follows. The results given in each case are from a first series of experiments. It should be noted that the results of the first series of experiments are still incomplete Expectations of aufzuschweißenden wear layer corresponded, in particular, the Chrorn-Anteii in the wear layer 9 was not high enough. Nonetheless, the results are to be cited and explained for illustrative purposes.
Die Rolle 8 wird in eine Drehung mit vorbestimmter Drehgeschwindigkeit versetzt. Unter gleichzeitiger und wohldosierter Zuführung der ersten Fülldrahtelektrode 5 und der zweiten Fülldrahtelektrode 5a, metallhaltigem Pulver 7 und Schweißpulver 6 wird ein Lichtbogen zwischen den Fülldrahtelektroden 5, 5a und derThe roller 8 is set in rotation at a predetermined rotational speed. With simultaneous and well-dosed feeding the first Fülldrahtelektrode 5 and the second Fülldrahtelektrode 5 a, metal-containing powder 7 and welding powder 6 is an arc between the Fülldrahtelektroden 5, 5 a and
Rolle erzeugt. Es bildet sich ein lokales Schweißbad auf der Grundwerkstoffoberfläche, umfassend im Wesentlichen eine Aufmischzone und eine Schweißraupe, aus, in dem sowohl die Fülld rahtelektroden 5 und 5a, Metallpulver 7 als auch ein lokaler Bereich des Grundwerkstoffes 8, sprich der Rollenoberfläche aufgeschmolzen werden und nach dem Erkalten eine Nutzschicht 9 und einen geringen Anteil an Schlacke ausbilden. Das Schweißpulver 6 trägt in vorteilhafter Weise zur Ausformung des Schweißbades und zur Abfuhr von Wärme bei. Entsprechend dem Vorschub des Schweißkopfes 1 wird d ie Rolle gewindeförmig mit der Nutzschicht 9 überzogen , die auf Grund der g leichzeitigen Zuführung von zwei Fülldrähten , sprich einem ersten Fülldrahtelektrode 5 und einem zweiten Fülldrahtelektrode 5a, metallhaltigem Pulver 7 und Schweißpulver 6 eine vollwertige Nutzschicht ausbilden , so dass keine weitere Schicht aufgeschweißt werden muss.Role generated. A local weld pool forms on the base material surface, comprising essentially a mixing zone and a welding bead, in which both the filler electrodes 5 and 5a, metal powder 7 and a local area of the base material 8, ie the roll surface, are melted and after Cooling forming a wear layer 9 and a small amount of slag. The welding powder 6 contributes advantageously to the formation of the weld pool and to dissipate heat. According to the feed of the welding head 1, the roller is thread-shaped coated with the wear layer 9, which form a full-wearing layer due to the g leichzeitigen supply of two cored wires, ie a first Fülldrahtelektrode 5 and a second Fülldrahtelektrode 5 a, metal-containing powder 7 and welding powder 6 so that no further layer has to be welded on.
Insbesondere wird bei dem hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren das sonst eher nachteilige Einbandprofil der UP- Drahtschweißung auf vorteilhafte Weise ausgenutzt, dergestalt, dass sich ein Aufmischungsgrad von ca. 40 - 50% ergibt, so dass bei diesem Verfahren etwa 40 - 50% des vornehmlich unlegierten Werkstücks in hochwertiges Schweißgut umgewandelt werden können . Insgesamt kann sich eine Nutzschicht 9 ausbilden , die aus etwa 25% Schweißdraht, 25 % metaiihaitigem Pulver und zu 50% aus der aufgeschmolzenen Oberfläche des Werkstücks besteht. Mit dieser Schweißtechnologie werden durch einlagiges Schweißen nutzbare Schweißgutdicken von 6 bis 12 mm erzielt. Die Kristallorientierung erfolgt dabei nahezu senkrecht zur Bauteiloberfläche, d . h. die risskritische Ausbildung der dendritischen Mittelrippe tritt nicht auf. Eine derartige Ausbildung des Nahtprofils bietet eine erhöhte Risssicherheit insbesondere bei der komplexen Beanspruchung von Stranggussrollen, d ie im Wesentlichen aus Betriebstemperatur,In particular, in the proposed method according to the invention, the otherwise rather disadvantageous cover profile of the UP-wire welding is advantageously exploited, such that a degree of mixing of about 40-50% results, so that in this method about 40-50% of the predominantly unalloyed Workpiece can be converted into high quality weld metal. Overall, a wear layer 9 may be formed, which consists of about 25% welding wire, 25% metaihaitigem powder and 50% of the molten surface of the workpiece. This welding technology achieves usable weld metal thicknesses of 6 to 12 mm by single-layer welding. The crystal orientation is almost perpendicular to the component surface, d. H. the critical training of the dendritic midrib does not occur. Such a design of the seam profile offers increased crack resistance, especially in the case of the complex stress of continuous casting rolls, ie essentially from operating temperature,
Thermoschock, Korrosionsverschleiß und dynamischer Belastung besteht.Thermal shock, corrosion wear and dynamic load exists.
Insgesamt wird ein Verfahren vorgeschlagen , welches individuelle Schweißgutlegierungen für unterschiedliche Anwendungsbereiche, insbesondere für die Hartstoffbeschichtung , ermöglicht. Insbesondere kann eine verschleißfeste Nutzschicht 9 in nur einem Aufschweißdurchgang hergestellt werden. Es sind keine weiteren Schichten, wie im Stand der Technik vorgesehen, aufzuschweißen . Dennoch ergibt sich ein homogenes Gefüge in der einen NutzschichtOverall, a method is proposed, which allows individual weld metal alloys for different applications, in particular for the hard coating. In particular, a wear-resistant wear layer 9 can be produced in only one welding pass. There are no further layers, as provided in the prior art, to be welded. Nevertheless, a homogeneous structure results in the one wear layer
9 mit einer gleichmäßigen Analyse über den gesamten Schichtbereich .9 with a uniform analysis over the entire layer area.
In der hier vorgeschlagenen Ausführungsform am Beispiel des Auftragsschweißens an einer Kaltwalzrolle (vgl. insbesondere Fig. 3) ergibt sich ein insgesamt umgeschmolzener Bereich 20 von etwa 10mm. Der umgeschmolzene Bereich setzt sich zusammen aus einem Übergangsbereich 21 zwischen Grundwerkstoff 8 und N utzschicht 9 und der Nutzschicht 9 als solches. Die Nutzschicht 9 mit einer Dicke von etwa 5mm ist hier bereits abzüglich einer Bearbeitungszugabe 22 von etwa 2-3mm dargestellt. Die Bearbeitungszugabe 22 wird in einem spanabhebenden Verfahren abgetragen, so dass sich eine effektive Nutzschicht 9 in dem hier gewählten Beispiel von etwa 5mm Dicke ergibt.In the embodiment proposed here, using the example of build-up welding on a cold-rolling roller (cf., in particular, FIG. 3), a total remelted area 20 of approximately 10 mm results. The remelted area is composed of a transition region 21 between the base material 8 and the use layer 9 and the wear layer 9 as such. The wear layer 9 with a thickness of about 5 mm is shown here already minus a machining allowance 22 of about 2-3 mm. The machining allowance 22 is removed in a machining process, so that a effective wear layer 9 in the example chosen here is about 5mm thick.
Es ist weiterhin der Aufschweißungseffekt ersichtlich, sofern die Dicken der einzelnen Schichten von der Oberfläche 23 desIt can also be seen the Aufschweißungseffekt, provided that the thicknesses of the individual layers of the surface 23 of the
Grundwerkstoffes 8 betrachtet werden. Insgesamt sind etwa 3mm der Nutzschicht 9 unterhalb der Oberfläche 23 des Grundwerkstoffes angeordnet. Oberhalb der Oberfläche 23 des Grundwerkstoffes ist eine aufgetragene Schicht 24 von etwa 5mm angedeutet, wobei die aufgetragene Schicht 24 aus einem Teil der Nutzschicht 9 und einerBase material 8 are considered. Overall, about 3 mm of the wear layer 9 are arranged below the surface 23 of the base material. Above the surface 23 of the base material, a coated layer 24 of about 5mm is indicated, wherein the applied layer 24 of a portion of the wear layer 9 and a
Bearbeitungszugabe 22 von etwa 2-3mm besteht.Machining allowance 22 of about 2-3mm.
Die Fig . 4 und 5 stellen ein Segment einer gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren bearbeiteten Rolle dar, wobei das Rollensegment in geeigneter Weise aus der Rolle ausgeschnitten wurde.The Fig. Figures 4 and 5 illustrate a segment of a roll processed in accordance with the method proposed by the invention, the roll segment being suitably cut out of the roll.
Auch in den Fig. 6 und 7 ist ein Segment einer Versuchsrolle dargestellt, das ausgesägt und geschliffen wurde. Um den Härteverlauf sichtbar zu machen wurden an denen mit Zahlen gekennzeichneten Stellen Härtprüfungen vorgenommen , deren Ergebnisse in nachfolgender Tabelle 6 dargestellt sind . Es ist zu erkennen , dass über den gesamten Querschnitt der Nutzschicht eine angestrebte gleichmäßige Härteverteilung vorliegt. Also shown in Figs. 6 and 7 is a segment of a trial roll which has been sawn and ground. To make the hardness profile visible, hardness tests were carried out at those locations marked with numbers, the results of which are shown in Table 6 below. It can be seen that over the entire cross section of the wear layer there is a desired even hardness distribution.
Tabelle 6Table 6
Auch ergibt sich eine sehr homogene Zusammensetzung hinsichtlich weiterer metallurgischer Parameter, die entsprechend der Fig. 8 an einem abgefräßten Probestück ermittelt wurden. Unter Berücksichtigung der sich hieraus ergebenden Messwerte gemäß nachfolgender Tabelle 7 lässt sich eine überaus homogene Verteilung der aufgeführten Legierungselemente entnehmen, so dass die erfindungsgemäß hergestellte einzige Nutzschicht eine Verwendbarkeit, insbesondere für nachgeordnete spanabhebende Bearbeitungsprozesse über den gesamten Querschnitt sicherstellen kann. Die Analyse wurde mit einem Mobilspektrometer an sieben Messpunkten, auf unterschiedlichen Positionen des Probestücks durchgeführt. Also results in a very homogeneous composition with respect to other metallurgical parameters, which were determined according to the Fig. 8 at a abgefräßten specimen. Taking into account the resulting measured values in accordance with Table 7 below, a very homogeneous distribution of the alloying elements listed can be taken, so that the single wear layer produced according to the invention can ensure usability, in particular for downstream machining processes over the entire cross section. The analysis was carried out with a mobile spectrometer at seven measuring points, at different positions of the test piece.
Tabelle 7Table 7
In einer weiteren Versuchsreihe konnten nachfolgende Resultate erzielt werden. Es ist anzumerken, dass die Erfahrungen der ersten Versuchsreihe genutzt werden konnten, um die Verfahrensparameter der zweiten Versuchsreihe zu optimieren. Insbesondere konnte durch eine Erhöhung des Chromgehaltes in dem Kern der Fülldrahtelektroden 5, 5a ein bevorzugter Chromgehalt in der Nutzschicht 9 eingestellt werden.In a further series of experiments the following results could be achieved. It should be noted that the experience of the first series of experiments could be used to optimize the process parameters of the second series of experiments. In particular, by increasing the chromium content in the core of the filler wire electrodes 5, 5 a, a preferred chromium content in the wear layer 9 could be adjusted.
Der analytische Befund eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgeschweißten Nutzschicht auf eine Stranggießrolle stellt sich wie folgt dar [in %] (Tabelle 8). Die Messpunkte sind analog dem Probestück gemäß Fig. 8 gesetzt worden. The analytical finding of a wear layer welded on according to the method of the invention onto a continuous casting roll is as follows [in%] (Table 8). The measuring points have been set analogously to the test piece according to FIG. 8.
Tabelle 8Table 8
Das Ergebnis ist eine sehr gleichmäßige Elementenverteilung.The result is a very even distribution of elements.
Auch in der zweiten Versuchsreihe wurden Härtmessungen durchgeführt. Die jeweiligen Messwerte sind an vergleichbaren Messpunkten gemäß Fig. 6 und 7 genommen worden. Es ergeben sich nachfolgende Härten gemäß Tabelle 9:Hardness measurements were also carried out in the second series of tests. The respective measured values have been taken at comparable measuring points according to FIGS. 6 and 7. This results in the following hardnesses according to Table 9:
Tabelle 9 SG = Schweißgut (Nutzschicht)Table 9 SG = weld metal (wear layer)
Ü = ÜbergangÜ = transition
GW = GrundwerkstoffGW = base material
Das Ergebnis dieser Untersuchung ist eine überaus homogeneThe result of this study is a very homogeneous one
Härteverteilung, die den gestellten Anforderungen gerecht wird . Lediglich Messpunkt 16 liegt unter dem Härteniveau, weil dieser Messpunkt dem Grundwerkstoff entnommen wurde. Der nachgeordnete spangebende Bearbeitungsprozess ist damit über den gesamten Querschnitt sichergestellt.Hardness distribution that meets the requirements. Only measuring point 16 is below the hardness level, because this measuring point was taken from the base material. The downstream cutting machining process is thus ensured over the entire cross section.
Die vorteilhafte Wirtschaftlichkeit des vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich an folgendem beispielhaften Vergleich mit einem herkömmlichen UP-Auftragsschweißen verdeutlichen. Eine Rolle mit einem Durchmesser von 300mm , einerThe advantageous economy of the proposed method according to the invention can be illustrated by the following exemplary comparison with a conventional UP-surfacing. A roll with a diameter of 300mm, one
Länge von 1000mm und einer Nutzschicht wird beim herkömmlichen U P-Bandschweißverfahren auf etwa 290mm Durchmesser vorgedreht und anschließend drei Schichten aufgeschweißt. Der Rollendurchmesser beträgt nach dem Schweißen 306mm , welches einer aufgetragenen Menge von 58,8kg Schweißgut entspricht.Length of 1000mm and a wear layer is pre-twisted in the conventional U P-band welding process to about 290mm diameter and then welded three layers. The roll diameter after welding is 306mm, which corresponds to an applied amount of 58.8kg weld metal.
Bei einem erfind ungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird die gleiche Rolle auf 296mm vorged reht. Nach dem Aufschweißen der einen Nutzschicht beträgt der Rollendurchmesser 306mm . Dies entspricht jedoch einer aufgetragenen Menge von 37, 12kgIn a method proposed according to the invention, the same roll is pre-stretched to 296 mm. After welding one wear layer, the roll diameter is 306mm. However, this corresponds to an applied amount of 37, 12kg
Schweißgut. Es ergibt sich eine Ersparnis von 21 ,7kg Schweißgut gegenüber dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, welches einer prozentualen Ersparnis von 36,9% entspricht.Weld metal. The result is a saving of 21, 7kg of weld metal compared to the method according to the prior art, which corresponds to a percentage saving of 36.9%.
Auch unter Betrachtung der sogenannten Abschmelzleistung einer herkömmlichen UP-Bandschweißung mit ca. 1 3kg/h (U P- Drahtschweißung ca. 8kg/h) ist durch das hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren eine Abschmelzleistung von ca. 20kg/h zu erreichen, was einer Leistungssteigerung von 54% gegenüber dem herkömmlichen Verfahren bedeutet.Even considering the so-called Abschmelzleistung a conventional UP-band welding with about 1 3kg / h (U P- wire welding about 8kg / h) is proposed by the here inventive method to achieve a Abschmelzleistung of about 20kg / h, which means a power increase of 54% over the conventional method.
Auch ergibt sich durch das vorgeschlagene erfindungsgemäßeAlso results from the proposed inventive
Verfahren eine vorteilhafte Verkürzung der Schweißzeit, die insbesondere darauf beruht, dass lediglich eine Schicht, statt drei Schichten aufgeschweißt werden müssen. Für eine hier beispielhaft genannte Rolle beträgt die Schweißzeit im herkömmlichen UP- Bandschweißverfahren etwa 271 Minuten. Demgegenüber beträgt dieMethod a favorable shortening of the welding time, which is based in particular on the fact that only one layer, instead of three layers must be welded. For a role exemplified here, the welding time in the conventional UP-band welding process is about 271 minutes. In contrast, the
Schweißzeit unter zu Hilfenahme des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens etwa 1 1 1 Minuten. Die Zeitersparnis beträgt etwa 160 Minuten, was einer prozentualen Leistungssteigerung von etwa 59% entspricht. Welding time with the help of the proposed method according to the invention about 1 1 1 minutes. The time saved is about 160 minutes, which corresponds to a percentage increase in performance of about 59%.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102343470A (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-08 | 上海图博可特石油管道涂层有限公司 | Overlaying equipment of drilling tool for petroleum extraction |
| US8425112B2 (en) | 2008-06-10 | 2013-04-23 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring device |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8177115B1 (en) * | 2010-03-12 | 2012-05-15 | Craig Mercier | Method and system for retreading track wheel |
| US8662375B2 (en) | 2010-03-12 | 2014-03-04 | Craig Mercier | Method and system for retreading track wheel |
| CN102343471A (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-08 | 上海图博可特石油管道涂层有限公司 | Overlaying process of drilling tool for petroleum extraction |
| US20140042131A1 (en) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Lincoln Global, Inc. | Laser welding consumable |
| US10543549B2 (en) | 2013-07-16 | 2020-01-28 | Illinois Tool Works Inc. | Additive manufacturing system for joining and surface overlay |
| US10850356B2 (en) | 2015-02-25 | 2020-12-01 | Hobart Brothers Llc | Aluminum metal-cored welding wire |
| US11370068B2 (en) * | 2015-02-25 | 2022-06-28 | Hobart Brothers Llc | Systems and methods for additive manufacturing using aluminum metal-cored wire |
| CN104874928B (en) * | 2015-05-20 | 2020-01-24 | 济源华新石油机械有限公司 | Welding method for wear-resistant belt alloy of HF3000 nonmagnetic centralizer |
| CN104985306A (en) * | 2015-07-29 | 2015-10-21 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Single power and double-thin wire submerged arc automatic welding process suitable for structural steel welding |
| US10974337B2 (en) | 2015-08-17 | 2021-04-13 | Illinois Tool Works Inc. | Additive manufacturing systems and methods |
| TWI741476B (en) | 2016-03-03 | 2021-10-01 | 美商史達克公司 | Three-dimensional parts, methods of fabricating the same and methods of welding |
| US10610950B2 (en) * | 2016-04-20 | 2020-04-07 | The Hong Kong Polytechnic University | Magnetic-aided electrospark deposition |
| US10792682B2 (en) | 2017-10-02 | 2020-10-06 | Illinois Tool Works Inc. | Metal manufacturing systems and methods using mechanical oscillation |
| US11229953B2 (en) | 2017-11-29 | 2022-01-25 | Lincoln Global, Inc. | Methods and systems for additive manufacturing |
| US11980968B2 (en) | 2017-11-29 | 2024-05-14 | Lincoln Global, Inc. | Methods and systems for additive tool manufacturing |
| CN108890075B (en) * | 2018-07-16 | 2021-11-19 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Technology for overlaying composite (re) manufacturing continuous casting roller |
| CN109014654B (en) * | 2018-07-16 | 2020-12-11 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Submerged arc surfacing flux-cored wire for composite (re) manufacturing continuous casting roller and process |
| CN108994425B (en) * | 2018-07-16 | 2020-12-15 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Self-protection flux-cored wire for composite (re) manufacturing continuous casting roller and process |
| CN109514038A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-26 | 中冶建筑研究总院有限公司 | The new process of efficient compound (again) the manufacture Continuous Casting Rolls of built-up welding |
| CN112570856B (en) * | 2020-12-09 | 2022-07-01 | 中国石油天然气集团有限公司 | Cold and hot welding wire matching welding device and system for oil gas conveying steel pipe |
| CN113182731B (en) * | 2021-05-08 | 2023-04-18 | 广西辉煌耐磨技术股份有限公司 | High-performance hard-face surfacing flux-cored wire |
| CN114354282B (en) * | 2022-01-13 | 2024-08-13 | 东北大学 | Device and method for collecting droplets and characterizing arc plasma in submerged arc welding |
| CN115889940B (en) * | 2022-11-03 | 2023-08-01 | 三峡大学 | Equipment and method for preparing arc additive composite materials in a powder feeding mode wrapped with metal foil |
| CN119237985B (en) * | 2024-12-09 | 2025-02-28 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | A flux-cored welding wire for repairing Mar-M247 defects and a preparation method and use method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2810063A (en) * | 1954-12-09 | 1957-10-15 | American Brake Shoe Co | Welding apparatus |
| JPH0252174A (en) * | 1988-08-11 | 1990-02-21 | Kawasaki Steel Corp | Multiple electrode submerged arc welding method |
| US6127644A (en) * | 1999-04-27 | 2000-10-03 | Stoody Company | Electroslag surfacing using wire electrodes |
| US20020079301A1 (en) * | 2000-08-08 | 2002-06-27 | Arcmatic Integrated Systems, Inc. | High deposition submerged arc welding system |
| CN1511670A (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-14 | 江门市威霖贸易有限公司 | Submerged arc welding method of parallel double wire or single wire adding metal powder |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3271553A (en) | 1965-06-24 | 1966-09-06 | Arcos Corp | Overlay welding |
| AT276906B (en) * | 1964-12-02 | 1969-12-10 | Arcos Corp | Process for producing a build-up weld |
| AT300514B (en) * | 1970-04-03 | 1972-07-25 | Boehler & Co Ag Geb | Arc fusion welding process |
| RO55598A2 (en) * | 1971-08-16 | 1973-09-20 | ||
| DE2238321C2 (en) * | 1972-08-04 | 1981-10-15 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Submerged arc welding process with a consumable welding electrode and device for carrying out the process |
| DE2304753C3 (en) * | 1973-02-01 | 1980-06-26 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Submerged arc welding process and device for carrying out the process |
| SE9603486D0 (en) * | 1996-09-23 | 1996-09-23 | Hoeganaes Ab | Surface coating method |
| SE0200428D0 (en) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | Hoeganaes Ab | Coating method |
| US8168922B2 (en) * | 2004-10-18 | 2012-05-01 | Lincoln Global, Inc. | Self-shielded flux cored electrode |
-
2006
- 2006-03-24 DE DE102006013552A patent/DE102006013552B3/en active Active
-
2007
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- 2007-03-12 MX MX2008012030A patent/MX2008012030A/en active IP Right Grant
- 2007-03-12 WO PCT/EP2007/002131 patent/WO2007110147A1/en not_active Ceased
- 2007-03-12 EP EP07723180.1A patent/EP2012961B1/en active Active
-
2008
- 2008-09-24 US US12/236,925 patent/US9162305B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2810063A (en) * | 1954-12-09 | 1957-10-15 | American Brake Shoe Co | Welding apparatus |
| JPH0252174A (en) * | 1988-08-11 | 1990-02-21 | Kawasaki Steel Corp | Multiple electrode submerged arc welding method |
| US6127644A (en) * | 1999-04-27 | 2000-10-03 | Stoody Company | Electroslag surfacing using wire electrodes |
| US20020079301A1 (en) * | 2000-08-08 | 2002-06-27 | Arcmatic Integrated Systems, Inc. | High deposition submerged arc welding system |
| CN1511670A (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-14 | 江门市威霖贸易有限公司 | Submerged arc welding method of parallel double wire or single wire adding metal powder |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "METAL-POWDER TWIN-WIRE SUBMERGED-ARC WELDING", WELDING AND METAL FABRICATION, IPC LTD. HAYWARDS HEATH, GB, vol. 66, no. 7, August 1998 (1998-08-01), pages 21 - 22,24, XP000777417, ISSN: 0043-2245 * |
| DATABASE WPI Week 200469, Derwent World Patents Index; AN 2004-700731, XP002439285 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8425112B2 (en) | 2008-06-10 | 2013-04-23 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring device |
| CN102343470A (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-08 | 上海图博可特石油管道涂层有限公司 | Overlaying equipment of drilling tool for petroleum extraction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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